DE2737975A1

DE2737975A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE2737975A1
Application number: DE19772737975
Authority: DE
Inventors: Mark John Fogelberg
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-08-23
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1978-03-02
Also published as: US4083419A; JPS5327926A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Getriebe zur Drehmomentübertragung zur Verwendung in einem, mehrere Kraftübertragungswege aufweisenden Antriebssystem, z.B. in einem Fahrzeug mit vier angetriebenen Rädern. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Getriebe zur Übertragung von Drehmoment , das von einem Primärantrieb her mit Drehmoment versorgt wird und das Drehmoment an eine Antriebsachse weitergibt, wenn der Antrieb auf zwei Fahrzeugräder ausreicht, und das Drehmoment automatisch auf beide Antriebsachsen weiterleitet, wenn der Antrieb aller vier Räder erforderlich ist. Das Drehmomentübertragungsgetriebe weist eine doppelt wirkende Freilaufkupplung auf, durch welche der Vierradantrieb automatisch eingerückt und ausgerückt wird.

In den letzten Jahren sind viele Verbesserungen an den Kraftübertragungen für Kraftfahrzeuge erreicht worden. Dies gilt auch für Verbesserungen hinsichtlich der Drehmomentübertragung von einem Primärantrieb zu den Antriebsachsen. Für Vierradantriebe sind Zwischengetriebe entwickelt worden, die das Drehmoment an eine erste Ausgangswelle weitergeben, die eine nicht lenkbare Achse antreibt, und die das Drehmomentfiber eine Freilaufkupplung an eine weitere Ausgangswelle leiten, durch die eine lenkbare Achse angetrieben wird. Die Kupplung rückt den Vierradantrieb automatisch ein und aus. Tritt jedoch an der Freilaufkupplung ein sehr starker Geschwindigkeitsunterschied auf, so kann ein unerwünschtes Verriegeln der Kupplung erfolgen, und hierdurch kann diese nicht mehr automatisch arbeiten. Es wurde schon versucht, dieses

809809/0903 ~ ⁴ "

Problem dadurch zu lösen, daß eine Geschwindigkeits-abhängig arbeitende Verriegelung verwendet wird.Es hat sich jedoch herausgestellt, daß unzulässig große Drehzahlunterschiede auch bei Geschwindigkeiten erhalten werden können, die unterhalb der Grenzgeschwindigkeit einer derartigen Verriegelung liegt. Es besteht somit weiterhin ein Bedürfnis für eine Freilaufkupplung, die automatisch ein- und ausrückt, die jedoch ein unerwünschtes Einrücken auch bei niederen Geschwindigkeiten verhindert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Getriebe gemäß Antrieb 1.

Das erfindungsgemäße Getriebe hat eine Verriegelungseinrichtung, die auf die Drehrichtung anspricht und nicht auf die Winkelgeschwindigkeit wie die bekannten Verriegelungseinrichtungen.

Es wurde ferner herausgefunden, daß bei gewissen Betriebsbedingungen die Räder der nicht lenkbaren Achse zum Blockieren neigen, wobei dann das Fahrzeug nicht mehr beherrschbar ist. Diese Gefahr kann dadurch ausgeräumt werden, daß ausreichend Drehmoment von den Rädern der lenkbaren Achse zu den Rädern der nicht lenkbaren Achse zurückgeführt wird, so daß die nicht lenkbaren Räder in Drehung gehalten werden. Eine von der Freilaufkupplung unabhängige Antriebsverbindung kann zwischen den Achsen dadurch hergestellt werden, daß ein Läufer der Kupplung lose mit der lenkbaren Achse gekoppelt wird und zwischen diesem Läufer und der nicht lenkbaren Achse ein Reibkontakt hergestellt wird.

809809/0903 "⁵ "

Bei einem derartigen Reibungsantrieb kann es jedoch zu einem unerwünschten Verriegeln der Kupplung in der falschen Einrückstellung kommen, wenn das Fahrzeug z.B. in einer Kurve zum Halten gebracht wird und mehr als ein einziger Richtungswechsel eingeleitet wird. Dies kann sich auch dann einstellen, wenn in die Kupplung bekannte Verriegelungseinrichtungen eingebaut werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein verbesserter Vierradantrieb geschaffen, der ein Zwischengetriebe mit einer eingebauten Freilaufkupplung aufweist, bei dem das oben erwähnte, unerwünschte Verriegeln der Kupplung ausgeräumt ist. Das Zwischengetriebe überträgt Drehmoment von einer Eingangswelle direkt auf die Räder der nicht lenkbaren Achse (nachstehend wird angenommen, daß dies die Hinterachse ist) und über die Freilaufkupplung auf die Räder der lenkbaren Achse (nachstehend wird angenommen,daß dies die Vorderräder sind). Schlüpfen die Hinterräder in beliebiger Drehrichtung, so rückt die Freilaufkupplung ein und das Drehmoment wird auf beide Achsen übertragen. Damit hat man einen Vierradantrieb. Greifen die Hinterräder wieder, so wird die Freilaufkupplung ausgerückt und der Fahrzeugantrieb wird wieder ein Zweiradantrieb.

Das Zwischengetriebe weist einen auf die Vorderräder arbeitenden Abtrieb auf, zu dem ein äußerer Kupplungsläufer mit zylindrischer Gestalt gehört. Ein Abtrieb für die Hinterräder weist einen inneren Kupplungsläufer auf, der mit einer Vielzahl von Rampenflächen

809809/0903

— ο —

ausgebildet ist. Einer jeden der letzteren ist eine Rolle zugeordnet, die in einem Rollenkäfig angeordnet ist. Der Rollenkäfig ist durch Reibungskräfte vorgespannt, die von einem Schleppring erzeugt werden, der mit dem Rollenkäfig zusammen drehbar ist und reibend an dem Gehäuse des Zwischengetriebes anliegt.

Es ist eine von der Freilaufkupplung unabhängige Antriebsverbindung von der Vorderachse zur Hinterachse vorgesehen. Der äußere Kupplungsläufer ist lose mit dem vorderen Abtrieb des Zwischengetriebes verbunden und berührt reibend den hinteren Abtrieb, um so ein Drehmoment von der Vorderachse zur Hinterachse rückzuführen. Hierdurch wird eine Antriebsverbindung von den Vorderrädern zu den Hinterrädern erhalten, die mechanisch parallel zur Freilaufkupplung geschaltet ist, jedoch von ihr getrennt ist. Damit wird auf die Hinterräder ausreichend Drehmoment übertragen, um diese dann, wenn dies notwenig ist, weiter in Drehung zu halten und so ein Blockleren der Hinterräder zu verhindern.

Weist das Getriebe eine doppelt wirkende Freilaufkupplung auf, so ist es vorteilhaft, Vorkehrungen gegen ein unerwünschtes Einrücken der Kupplung zu treffen. Dies erfolgt unter Verwendung einer drehrichtungsabhängig arbeitenden Verriegelungseinrichtung, welche ein unerwünschtes Bewegen der Keilkörper darstellenden Rollen durch die Mittenstellung, d.h. die Freilaufsteilung, verhindert. Die Verriegelungseinrichtung ist durch Reibungskräfte vorgespannt, die von einem Schleppring auf sie ausgeübt werden,

809809/0903

der reibend an dem Gehäuse des Zwischengetriebes anliegt. Bewegt sich das Fahrzeug, so wird eine Schleppkraft erzeugt, die ein Bauteil der Verriegelungseinrichtung in den Weg des Rollenkäfigs schwenkt und so verhindert, daß der Rollenkäfig und die ihm zugeordneten Rollen in unerwünschter Weise über die Mittenstellung hinwegbewegt werden. Die Anordnung dieses Bauteils und des Schleppringes ist so gewählt, daß zwischen diesen Teilen eine Totgangverbindung erhalten wird. Wird bei haltendem Fahrzeug während einer Richtungsänderung ein Drehmoment ausgeübt, so stellt diese Anordnung sicher, daß der Rollenkäfig und die ihm zugeordneten Rollen in der richtigen Stellung stehen, wodurch ein unerwünschtes Einrücken der Kupplung verhindert wird. Die Verriegelungseinrichtung arbeitet richtungsabhängig und arbeitet gleichermaßen gut in beiden Drehrichtungen ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit der Drehbewegung.

Die Anforderungen verschiedener Hersteller für Kraftfahrzeuge an verbesserte automatische Kraftübertragungen für Vierradantriebe können erfindungsgemäß durch ein sehr einfaches und kostengünstig herstellbares Getriebe erfüllt werden.

Durch die Erfindung wird somit, kurz gesagt, ein Zwischengetriebe für Vieiradantriebe geschaffen, das zwischen einen Primärantrieb, der auf seine Eingangswelle arbeitet, und zwei Antriebsachsen geschaltet werden kann. Das Drehmoment wird direkt auf die eine, nicht lenkbare Antriebsachse übertragen und nur dann, wenn dies erforderlich ist, automatisch über eine doppelt wir-

809809/0903 " ⁸ "

kende Freilaufkupplung auf die andere, lenkbare Achse übertragen. Die Freilaufkupplung ist in eine Einrückstellung vorgespannt, und eine Riehtungs-abhängig arbeitende Verriegelungseinrichtung sorgt

nicht
dafür, daß die Freilaufkupplung/unbeabsichtigt in der anderen

Einrückstellung verriegelt. Das Arbeiten dieser Verriegelungseinrichtung ist zeitlich so synchronisiert, daß ein sauberes Verriegeln sichergestellt ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit

Vierradantrieb;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Zwischenge

triebes , über das die Vorderachse und die
Hinterachse des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeuges mit einem Primärantrieb verbindbar sind;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Zwischengetriebe, in

dem Einzelheiten seiner doppelt wirkenden
Freilaufkupplung gezeigt sind;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3,

in dem weitere Einzelheiten der doppelt wirkenden Freilaufkupplung gezeigt sind;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 3,

indem Einzelheiten der Verriegelungseinrichtung gezeigt sind;

809809/0903

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig.3,

in dem Einzelheiten der Einrichtung zum Vorspannen der Freilaufkupplung gezeigt sind.

Ein mehrere Antriebszüge aufweisender Antrieb soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben werden. Dort ist ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gezeigt, das einen Antriebsmotor 12 aufweist, der den Primärantrieb des Fahrzeuges darstellt und auf ein Schaltgetriebe 14 arbeitet. Eine Antriebswelle 16 arbeitet auf eine nicht lenkbare Hinterachse 18, auf der zwei auf der Straßenoberfläche laufende Hinterräder 2o angeordnet sind. Eine weitere Antriebswelle 22 ist mit einer lenkbaren Vorderachse 24 verbunden, auf der zwei auf dem Erdboden laufende Vorderräder 26 angeordnet sind. Ein das Drehmoment weitergebendes Zwischengetriebe 28 erhält über das Schaltgetriebe 14 Drehmoment vom Antriebsmotor 12; es ist zugleich mit den Antriebswellen 16 und 22 verbunden, über die die auf dem Erdboden laufenden Hinterräder 2o und Vorderräder 26 in Drehung versetzt werden.

Wie aus den Fig. 2,3,4 ersichtlich, weist das Zwischengetriebe 28 ein erstes Kettenrad 3o und ein zweites Kettenrad 32 auf. In dem Kettenrad 32 ist eine innen liegende Ausnehmung 34 ausgebildet. Das Kettenrad 32 hat ferner einen Flansch 36, in dem eine Vielzahl von öffnungen 38 vorgesehen ist, die sich durch den Flansch hindurch erstrecken und längs seines Umfanges in Abstand angeordnet sind. Durch sie ist die Ausnehmung 34 mit dem Außenraum ver-

809809/0903 - lo -

- Io -

bunden. Das Kettenrad 32 hat ferner eine ringförmige Verlängerung 4o, die sich vom Flansch 36 nach außen weg erstreckt. Zum Kettenrad 32 gehört auch ein Flansch 4 2 mit einer nach außen von ihm weglaufenden Ring-förmigen Verlängerung 44. Der Flansch 4 2 ist mittels eines Sprengringes 46 am Kettenrad 3 2 festgelegt. Durch eine Kette 48 sind die Kettenräder 3o,32 miteinander verbunden. Das Kettenrad 3o, die Kette 48 und das Kettenrad 3 2 bilden zusammen einen Kettentrieb.

Eine Eingangswelle 5o erstreckt sich in das Zwischengetriebe 28 hinein. Sie ist mit dem Kettenrad 3o verbunden. Die Eingangswelle 5o ist von dem zugeordneten, von Hand zu schaltenden oder automatischen Schaltgetriebe 14 des Fahrzeuges Io her mit Drehmoment beaufschlagt. Es versteht sich, daß die Eingangswelle 5o die Abtriebswelle eines derartigen Schaltgetriebes sein kann.

Eine hintere Ausgangswelle 5 2 ist mit der Antriebswelle 16 verbunden und erstreckt sich in das Zwischengetriebe 28 hinein. Die Ausgangswelle 52 ist auf die Verlängerung 4o des Kettenrades 32 aufgekeilt. Eine vordere Ausgangswelle 54 ist mit der Antriebswelle 22 verbunden; sie erstreckt sich ebenfalls in das Zwischengetriebe 28 hinein. Die Ausgangswelle 54 hat einen nach oben weisenden Flansch 56, der über eine lose Nut/Feder-Verbindung 58 mit einer ringförmigen Verlängerung 6o verbunden ist, die innerhalb der Ausnehmung 34 des Kettenrades 32 angeordnet ist. Die Verlängerung 6o gibt eine äußere Lauffläche 6 2 der Kupplung vor,

809809/0903

welche zylindrische Gestalt aufweist.

Eine ringförmige Nocke 64 1st auf die Ausgangswelle 52 aufgekellt. Die Nocke 64 1st Innerhalb der Ausnehmung 34 angeordnet und gibt eine Innere Lauffläche 66 der Kupplung vor, welche eine Mehrzahl ebener Rampenflächen aufweist.

In einem ringförmigen Käfig 68 ist eine Vielzahl von Keilkörpern 7o gelagert, die hier als Rollen gezeigt sind. Ein jeder der Keilkörper 7o ist einer der Rampenflächen der inneren Lauffläche 66 zugeordnet. Die Verlängerung 6o, die Nocke 64, die Laufflächen 6 2,66, der Käfig 68 und die Keilkörper 7o bilden zusammen eine doppelt wirkende Freilaufkupplung, die insgesamt mit 7 2 bezeichnet ist. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung sind die Keilkörper 7o, wie gesagt, Rollen, und die Freilaufkupplung 72 ist eine Rollenkupplung. Wie aus den Fig. 3 und 6 ersichtlich ist, weist der Rollenkäfig 68 eine Mehrzahl von Fingern 74 auf, die sich durch die im Kettenrad 32 ausgebildeten öffnungen 38 hindurch erstrecken. Die Finger 74 berühren unter Reibung einen Schleppring 76. Der Schleppring 76 hat zwei in Abstand angeordnete Vorsprünge 78,8o, durch die einer der Finger 74 ergriffen wird. Damit wird der Schleppring 76 zusammen mit den Fingern 74 gedreht, wenn der die als Rollen gezeigten Keilkörper lagernde Käfig 68 gedreht wird. Ein Verschleißring 8 2 ist im Preßsitz auf das Gehäuse des Zwischengetriebes 28 aufgesetzt. Der Schleppring 76 liegt unter Reibung an diesem Verschleißring an, so daß zwischen diesen Teilen ein weicher Reibkontakt erhalten wird. Hier-

809809/0903 "¹² "

durch werden ausgewogene radiale Kräfte erzeugt, durch welche auf den Käfig 68 eine die Bewegung verzögernde Schleppkraft ausgeübt wird, die auf die Relativbewegung der Teile zurückzuführen ist.

Wie aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, weist eine richtungsabhängig arbeitende Verriegelungseinrichtung einen Stift 84 auf, der am Flansch 36 des Kettenrades 32 befestigt ist. Zur Verriegelungseinrichtung gehört ferner ein schwenkbar von dem Stift 84 getragener Kipphebel 86. Der Kipphebel 86 hat zwei Arme 88,9o und ist mit einem Vorsprung 92 versehen. Ein Schleppring 94 liegt unter Reibung an dem Verschleißring 82 an, so daß ein weicher Reibkontakt zum Gehäuse des Zwischengetriebes 28 hergestellt wird. Der Schleppring 94 weist zu den Fingern 74 des Käfigs 68 einen Abstand auf.

Der Schleppring 94 ist in der Nachbarschaft des Vorsprungs 92 des Kipphebels 86 unterbrochen und weist so einen Abstand voneinander aufweisende Enden 96,98 auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist durch die Enden 96,98 ein bei dem Vorsprung 92 liegender Spalt im Schleppring 94 vorgegeben, der sich etwa über 3o-4o° erstreckt. Diese Anordnung stellt eine Totgangverbindung zwischen dem Vorsprung 92 und dem Schleppring 94 dar.

In Fig. 3 ist eine Einrichtung zum Zurückführen von Drehmoment von den Vorderrädern zu den Hinterrädern gezeigt, zu der eine Tellerfeder loo gehört, die zwischen dem Flansch 4 2 des Ketten-

- 13 -

809809/0903

rades 32 und der Verlängerung 6o der Freilaufkupplung 72 angeordnet ist. Die Tellerfeder loo übt auf die Verlängerung 6o eine in axialer Richtung gerichtete Vorspannkraft aus. Da die Verlängerung 6o iber die lose Nut/Federverbindung 58 mit der Ausgangswelle 54 verbunden ist, sucht die Vorspannkraft der Tellerfeder loo die Verlängerung 6o in axialer Richtung bezüglich der Ausgangswelle 54 zu bewegen. Ein ringförmiger Reibkörper Io2 ist zwischen der Verlängerung 6o und dem Flansch 36 des Kettenrades 32 angeordnet. Durch die von der Tellerfeder loo erzeugte Vorspannkraft wird die Verlängerung 6o an den Reibkörper Io2 angedrückt, der seinerseits den Flansch 36 berührt. Dies führt zu einer auf Reibungskräften beruhenden Antriebsverbindung zwischen den Ausgangswellen 52,54. Diese Antriebsverbindung ist mechanisch parallel zu der Antriebsverbindung geschaltet, die durch die Freilaufkupplung 7 2 gebildet wird. Die auf Reibungskräften beruhende Antriebsverbindung ist unabhängig von der durch die Freilaufkupplung herstellbaren Antriebsverbindung .

Das oben^stehend beschriebene Zwischengetriebe arbeitet wie folgt: Das Drehmoment wird von der Eingangswelle 5o erhalten und wird über den Kettentrieb auf die Ausgangswelle 52 übertragen. Die Ausgangswelle 52 ist über die Antriebswelle 16 mit der Hinterachse 18 verbunden und treibt so die Hinterräder 2o an. Die Ausgangswelle 54 ist über die Antriebswelle 22 mit der Vorderachse 24 verbunden und kann so die Vorderräder 26 antreiben.

Die Verlängerung 6o braucht die Nocke 64 nicht zu überholen, um

809809/0903 -14-

ein Arbeiten der Freilaufkupplung 7 2 herbeizuführen, da diese Kupplung eine Freilaufkupplung ist. Die Freilaufkupplung 7 2 kann jedoch auch mit Überholeigenschaften ausgebildet werden, wenn dies gewünscht wird. Auf jeden Fall läuft die Verlängerung 6o von selbst schneller um als die Nocke 64, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Vorderräder auf einem größeren Radius laufen als die Hinterräder.

Es sei nun angenommen, daß die Ausgangswelle 5 2 und die Nocke 64 in Fig. 4 im Uhrzeigersinn umlaufen. Die Ausgangswelle 54 und die Verlängerung 6o laufen ebenfalls im Uhrzeigersinn um, suchen jedoch die letztgenannten Teile zu überholen. Die auf den die Rollen lagernden Käfig 68 ausgeübte Schleppkraft, die durch das Reiben des Schleppringes 76 auf dem Verschleißring 8 2 erzeugt wird, führt dazu, daß die als Rollen gezeigten Keilkörper 7o in entgegengesetztem Uhrzeigersinn relativ verdreht werden. Die als Rollen gezeigten Keilkörper 7o suchen sich zwischen der innen liegenden Lauffläche 66 und der äußeren Lauffläche 6 2 zu verkeilen und so die Freilaufkupplung 72 einzurücken. Da die Verlängerung 6o aber schneller läuft als die Nocke 64, wird eine Kraft erzeugt, die auf die Keilkörper 7o derart einwirkt, daß sie diese relativ im Uhrzeigersinn aus ihrer Einrückstellung herauszubewegen sucht. Hierdurch wird ein Einrücken der Freilaufkupplung 7 2 verhindert. Infolge dessen wird das Drehmoment an die Ausgangswelle 52, jedoch nicht an die Ausgangswelle 54 weitergegeben. Dieser Betriebszustand entspricht im wesentlichen dem '-»ines herkömmlichen Zweiradantriebes bei Fahrzeugen.

809809/0903

Verlieren die Hinterräder die Bodenhaftung, so nimmt die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 52 zu. Die auf den Käfig 68 ausgeübte Schleppkraft führt jetzt dazu, daß die rollenförmigen Keilkörper 7o zwischen der inneren Lauffläche 66 und der äußeren Lauffläche 6 2 verkeilt werden. In diesem Fall wird das Drehmoment sowohl auf die Ausgangswelle 52 übertragen als auch über die Freilaufkupplung 72 auf die Ausgangswelle 54 übertragen. Dieser Betriebszustand entspricht im wesentlichen dem eines herkömmlichen Vierradantriebes für Kraftfahrzeuge in Verriegelungszustand.

Greifen die Hinterräder wieder, so wird die Ausgangswelle 52 langsamer, unddLe Ausgangswelle 54 sucht wieder, die Ausgangswelle zu überholen. Hierdurch wird die Freilaufkupplung 72 ausgerückt, und die Kraftübertragung des Fahrzeuges arbeitet wieder als Zweiradantrieb. Das Zwischengetriebe schaltet somit automatisch auf Vierradantrieb um, wenn dies benötigt ist, und stellt automatisch den Zweiradantrieb her, wenn ein Vierradantrieb nicht benötigt wird. Dieses automatische Einrücken und Ausrücken wird sowohl dann erhalten, wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, als auch dann, wenn das Fahrzeug rückwärtsfährt. Anders gesagt, das automatische Einrücken und Ausrücken wird sowohl dann erhalten, wenn die Ausgangswellen 52,54 in Fig. 4 im Uhrzeigersinn umlaufen, als auch dann, wenn die beiden Ausgangswellen in Fig. 4 entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufen.

Durch die Relativdrehung zwischen Verlängerung 6o und Nocke 64, wobei die Verlängerung 6o schneller läuft, wird ein Einrücken der

809809/0903

Freilaufkupplung 7 2 dadurch verhindert, daß die rollenförmigen Keilkörper 7o geringfügig aus der Stellung herausbewegt werden, in der sie sich auf den Laufflächen 6 2,66 der Kupplung verkeilen. Dies führt zu einer geringfügigen Verdrehung des Käfigs 68 zur Mittenstellung hin.

Ein sehr großer Geschwindigkeitsüberschuß der Verlängerung 6ο kann dazu führen, daß der Käfig 68 und die rollenförmigen Keilkörper 7o über die Mittenstellung hinweg in die Stellung gezogen werden, in der die Freilaufkupplung auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke 64 eingerückt wird. Dies kann bei ungewöhnlichen Betriebsbedingungen auftreten. Z.B. kann eine Reifenpanne dazu führen, daß der Rollradius dieses Rades plötzlich vermindert wird. Derartige Änderungen in der Kraftübertragung eines Fahrzeuges können zu durchaus ernstzunehmenden Gefährdungen führen. Auch Stoßbelastungen, die auf Sätze, Sprünge usw. zurückzuführen sind, können zu einem momentanen, unzulässig großen Geschwindigkeitsüberschuß führen, der groß genug ist, die Rollen-förmigen Keilkörper über die Freilaufstellung hinwegzuziehen, wobei dieselbe Gefahr besteht. Auf die Rollen-förmigen Keilkörper einwirkende Zentrifugalkräfte suchen diese und den Käfig in Richtung auf die gegenüberliegende Seite der Nocke zu bewegen. Das Zwischengetriebe könnte zwar so ausgelegt werden, daß zur Verhinderung eines derartigen Betriebsζustands ausreichend große Reibungskräfte auf den Käfig ausgeübt werden; die benötigte Größe der Reibungskräfte würde jedoch eine Vergeudung von Leistung darstellen und könnte unter normalen Betriebsbedingungen zu zu starkem Verschleiß führen. Die

809809/0903 "¹⁷ "

richtungsabhängig arbeitende Verriegelungseinrichtung verhindert eine derartige unerwünschte Bewegung der rollenförmigen Keilkörper 7o bei allen Geschwindigkeiten.

Die richtungsabhängig arbeitende Verriegelungseinrichtung arbeitet unabhängig von der Geschwindigkeit. Wird das Fahrzeug in Bewegung gesetzt, so wird das Kettenrad 32 gedreht, um die Ausgangswelle 52 und die Nocke 64 anzutreiben. Der am Flansch 36 des Kettenrades 32 befestigte Stift 84 läuft mit diesem und mit der Nocke 64 um. Der Kipphebel 86 wird mit dem Stift 84 mitgetragen. Der Schleppring 94, der mit dem Vorsprung 92 über eine Totgangverbindung verbunden ist, sucht infolge seiner Reibberührung zum Verschleißring 8 2 den Stift 84 zu bremsen. Der Kipphebel 86 wird somit durch das Ende 96 oder das Ende 98 des Schleppringes 94 mitgenommen und um den Stift 84 verschwenkt. Hierdurch wird je nach der Fahrtrichtung des Fahrzeuges entweder der Arm 88 oder der Arm 9o in die Bahn bewegt, die von den Fingern 74 beim Umlaufen durchfahren wird. In dieser Stellung haben die Finger 74 nur ein derartig begrenztes Spiel, daß der Käfig 68 und die rollenförmigen Keilkörper 7o nur zwischen der Einrückstellung und der Freilaufsteilung bewegbar sind, jedoch nicht über die der Freilaufstellung entsprechende Mittenstellung hinweg auf die gegenüberliegende Einrückstellung der Freilaufkupplung zu bewegbar sind.

Die Einrichtung zur Rückführung von Drehmoment von den Vorderrädern auf die Hinterräder räumt ein nicht zufriedenstellendes Arbeiten

- 18 -

809809/0903

des Mehrradantriebes aus, das sich sonst bei gewissen Betriebsbedingungen einstellen würde. Fährt man auf losem Untergrund, z.B. auf Kies od. dgl. in einem niederen Gang bergab, so kann die Bremskraft des Antriebsmotors so groß sein, daß die Reibung zwischen den Reifen und dem Untergrund nicht mehr ausreicht. Die Hinterräder brechen dann aus, d.h. sie rollen nicht mehr auf der Oberfläche und beginnen zu blockieren. Das gleiche könnte auch auf einer ebenen Straße im Schiebebetrieb auf einer schlüpfrigen Oberfläche , z.B. auf Eis od. dgl. passieren. Auf Eis kann dies auch beim Fahren in einem hohen Gang auftreten. Anders gesagt, immer dann, wenn die vom Antriebsmotor erzeugte Bremskraft größer ist als die Kraft, die die Hinterräder allein aufnehmen können, blockieren die Hinterräder und die Richtungskontrolle über das Fahrzeug geht verloren. Dies ist bei einem Fahrzeug mit von Hand schaltbarem Schaltgetriebe ausgeprägter als bei einem Fahrzeug mit einem automatischen Schaltgetriebe, das einen hydraulischen Drehmomentwandler aufweist. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß eine von den Vorderrädern zu den Hinterrädern zurückführende Antriebsverbindung vorgesehen wird, damit die Vorderräder die Hinterräder beim Schiebebetrieb in Drehung halten können, wodurch die Neigung der Hinterräder zum Blockieren ausgeräumt wird.

Eine derartige Antriebsverbindung ist bei dem hier beschriebenen Zwischengetriebe zwischen der Ausgangswelle 54 und der Ausgangswelle 52 vorgesehen. Sie verläuft über den Flansch 56, die Verlängerung 6o und den Flansch 36. Die Tellerfeder loo erzeugt eine Vorspannkraft, durch welche über den Reibkörper Io2 eine Reib-

809809/0903 "¹⁹ "

berührung zwischen der Verlängerung 60 und dem Flansch 36 hergestellt wird. Vorzugsweise wird die Größe des zu den Hinterrädern zurückgeführten Drehmomentes so klein wie möglich gehalten, um Leistungsverluste im Zwischengetriebe zu vermeiden, wenn über dieses die Räder angetrieben werden.

Es ist bekannt, daß das Drehmoment, das durch den Rückführ-Antriebeweg auf die Hinterräder gegeben wird, das Arbeiten der Verriegelungseinrichtung beeinträchtigen kann und ein unerwünschtes Einrücken der Freilaufkupplung herbeiführen kann. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wobei die Vorderräder schneller laufen. Dies kann so betrachtet werden, als ob in der Antriebsverbindung zu den Vorderrädern ein negatives Drehmoment erhalten wird, das gleich der in der Freilaufkupplung vorgesehenen Reibungsvorspannung ist. Wird das Fahrzeug angehalten» so bleibt dieses Drehmoment wegen der elastischen Tordierbarkeit der Bauteile der Antriebsverbindung erhalten. Ähnlich bleibt in der Antriebsverbindung zu den Hinterrädern ein positives Drehmoment erhalten.

Wird nun ein Richtungswechsel eingeleitet, ohne daß sich das Fahrzeug bewegen kann, z.B. mit angelegten Bremsen, wie dies insbesondere bei automatischen Schaltgetrieben leicht gemacht werden kann, so wird auf die zu den Hinterrädern führende Antriebsverbindung ein negatives Drehmoment ausgeübt. Das positive Restdrehmoment in der hinteren Antriebsverbindung wird so abgebaut, und die Nöcke 64 wird um einen Winkel verdreht, der ausreicht, ein

809809/0903

- 2ο -

Verkeilen der rollenförmigen Keilkörper 7o auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke herbeizuführen. Die rollenförmigen Keilkörper 7o übertragen dann ein negatives Drehmoment, das größer ist als das Drehmoment, das von der Reibungsvorspanneinrichtung aufgenommen wird. Die Teile verbleiben in dieser Stellung, bis dieses zu große Drehmoment abgebaut ist. Findet keine Verzögerung des Ansprechens der Verriegelungseinrichtung statt, so reicht diese geringfügige Verdrehung der Nocke 64 zum Verschieben der Verriegelungseinrichtung aus, und hierdurch werden die rollenförmigen Keilkörper 7o auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke 64 eingeschlossen.

Wird ein weiterer Richtungswechsel eingeleitet, so wird die hintere Antriebsverbindung wieder mit einem positiven Drehmoment beaufschlagt. Infolge des durch die Drehmoment-Rückführeinrichtung erzeugten Drehmomentes,das auf deren eigene Reibungsvorspannung zurückzuführen ist, bleiben die rollenförmigen Keilkörper 7o auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke 64 so lange gefangen, wie sich das Fahrzeug nicht bewegen kann.

Läßt man nun - wie üblich - das Fahrzeug in Fahrt kommen, d.h. werden die Bremsen entlastet, so bleiben die rollenförmigen Keilkörper 7o auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke 64 gefangen, da die Vorderräder schneller laufen wollen (die lenkbaren Räder des Fahrzeuges seien immer noch eingeschlagen).

Eine derartige Störung des Betriebsverhaltens ist dadurch ausgeräumt, daß das Ansprechen der Verriegelungseinrichtung so lange

809809/0903 " ²¹ "

verzögert wird, bis eine signifikante Verdrehung der Nocke 64 erhalten wird, die größer ist als die, die üblicherweise bei einem Richtungswechsel mit angelegten Bremsen erhalten wird. Wie schon ausgeführt worden ist, ist hierzu in dem Schleppring 94 ein Spalt vorgesehen, der eine Totgangverbindung zu dem Kipphebel 86 bildet. Ein Spalt mit einer Winkelausdehnung von etwa 3o-4o reicht aus, das Verschieben der Verriegelungseinrichtung solange zu verzögern, daß ein sich Verkeilender rollenförmigen Keilkörper 7o auf der gegenüberliegenden Seite der Nocke 64 beim ersten Wechsel der Bewegungsrichtung, wie oben beschrieben, verhindert wird.

Der nachteilige Einfluß auf das Arbeiten der Verriegelungseinrichtung wird durch die lose Nut/Federverbindung 58 verstärkt, durch die der Flansch 56 mit der Verlängerung 6o verbunden ist. Die Größe des im Schleppring 94 vorgesehenen Spaltes muß also zur Kompensation dieses Effektes entsprechend eingestellt werden und auch im Hinblick darauf gewählt werden, daß im Hinblick auf die jeweils verwendete Auslegung der Freilaufkupplung die gewünschte Verzögerung im Ansprechen der Verriegelungseinrichtung erhalten wird.

809809/0903

Claims

Getriebe Patentansprüche

1« Getriebe zur Drehmomentübertragung von einer Eingangswelle auf eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle, mit einem Gehäuse, in dem diese Wellen drehbar gelagert sind, und mit einer Kupplungseinrichtung zur übertragung von Drehmoment von der Eingangswelle zu den Ausgangswellen, zu der eine Freilaufkupplung gehört, die aufweist: Keilkörper, die zwischen zwei Einrückstellungen bewegbar sind, in denen eine Drehmomentübertragung zu der zweiten Ausgangswelle erfolgt, und eine Einrichtung zum Verspannen der Keilkörper in Richtung auf eine der Einrückstellungen, gekennzeichnet durch eine gemäß der Drehung einer der Wellen betätigbare Sperreinrichtung (86, 94), welche eine Bewegung der Keilkörper (68,7o,74) in Richtung auf die andere Einrückstellung zu verhindert und die nicht anspricht, wenn sich eine der Wellen zunächst um einen Winkel verdreht, der kleiner ist als ein vorgegebener Winkel.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung erste Mittel (86-92) zum Blockieren der

809809/0903

Keilkörper aufweist und auf die Drehung der einen Welle ansprechende zweite Mittel (94) aufweist, durch welche die ersten Mittel bewegbar sind, wobei zwischen den ersten Mitteln und den zweiten Mitteln eine Totgangverbindung (92,96,98) vorgesehen ist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (94) in Reibberührung zum Gehäuse stehen, so daß bei Drehung der einen Welle eine Reibungsschleppkraft erzeugt wird, durch die die ersten Mittel (86-92) bewegt werden.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel im Weg der Keilkörper (68,7o,74) schwenkbar sind und daß die Totgangverbindung das Verschwenken der ersten Mittel während der ersten Drehung der einen Welle um den vorgegebenen Winkel verzögert.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Ioo,6o,lo2), welche zwischen der ersten Ausgangswelle (52) und der zweiten Ausgangswelle (54) eine unabhängige Antriebsverbindung bilden.

809809/0903